DE3321440C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Entfernen des ausflotierten Schlammes beim biologischen Aktivierungsreinigen von Abwässern unter Anwendung des fluiden Filtrierens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die hohe Effizienz des fluiden Filtrierens zum Abscheiden von Teilchen des Aktivschlammes mit höherem spezifischem Gewicht als Wasser ist allgemein bekannt. Bestimmte Schlammteilchen mit einem geringeren spezifischen Gewicht als Wasser und einer Flotierneigung können jedoch in der fluiden Filterschicht nicht aufgefangen werden, sondern durchdringen diese Schicht und gelangen in das gereinigte Wasser oberhalb des Fluidfilters und fließen zusammen mit diesem durch das Sammelsystem ab. Der ausflotierte Aktivschlamm verschlechtert die Qualität des gereinigten Wassers durch erhöhten Gehalt an unlösbaren Stoffen und an organischen Verunreinigungen, was in Einheiten BSB₅ und GSB ausgedrückt wird.

Die Gründe dieser unerwünschten Flotation des Aktivschlammes sind verschieden. Eine der Hauptursachen liegt insbesondere bei schachtförmigen Apparaten großer Tiefe in der Anlagerung von Luftblasen an Teilchen des Aktivschlammes im Abscheideraum. Die Luftblasen verringern das spezifische Gewicht der Teilchen unter den Wert des Wassers, so daß diese Teilchen in der Fluidfilterschicht nicht aufgefangen, sondern vom aufsteigenden Wasserstrom mitgerissen werden. Das Entstehen der Luftblasen ist eine Folge der Übersättigung der Aktiviermischung durch Luft beim Belüften. Bei sehr starker vertikaler Zirkulation der Aktivierungsmischung im Aktivierraum und bei Anordnung des Abscheideraumes im oberen Teil des Apparates kann die überschüssige Luft beim Aufwärtsströmen der Mischung an Stellen eines verringerten hydrostatischen Drucks nicht rechtzeitig abgeschieden werden. In einem solchen Fall tritt die Aktiviermischung mit Luft stark übersättigt in den Abscheideraum ein. Je größer die Höhe des Aktivierraumes ist, desto größer ist diese Übersättigung, und deshalb ist auch der Flotationseffekt der abgeschiedenen Luftblasen meist in schachtförmigen Anordnungen am größten. Die Luft fällt aus der übersättigten Mischung nicht gleichförmig, sondern bevorzugt an Stellen geringeren hydrostatischen Druckes aus, z. B. in Bereichen hoher Strömungsgeschwindigkeit, in verengten Durchflußquerschnitten oder bei abrupter Richtungsänderung an Kanten der Eintrittsöffnung in den Abscheideraum.

Diese Effekte werden auch zum Entgasen der Aktiviermischung angewendet, z. B. durch Einlegen von Trennwänden vor oder in den Einlauf des Abscheideraums, um die Strömung der Aktiviermischung zu beschleunigen oder ihre Richtung zu ändern.

Der negative Einfluß des Abscheidens von Luftblasen beim Eintritt in den Abscheideraum wird durch Anordnung eines Fängers für den ausflotierten Schlamm im Raum des Fluidfilters behoben, der den ausflotierten Schlamm auffängt und ihn an seiner Oberfläche konzentriert. Durch diese Mittel wurde dem Entweichen des Aktivschlammes in das gereinigte Wasser entgegengewirkt. Ohne solche Fänger konnte insbesondere in schachtförmigen Anordnungen die Menge des ausflotierten Schlammes die Menge an Aktivschlamm übersteigen, wodurch die Anordnung funktionslos wurde.

Auch bei Anwendung von z. B. Schlammfängern kann das Abscheiden von Luft direkt in der Fluidfilterschicht nicht vermieden werden, und kleinere Anteile an Schlamm werden unvermeidbar, insbesondere bei ungleichförmiger Belastung der Anordnung, bei jäher hydraulischer Überlastung, ausflotiert, so daß immer mit einem gewissen Entweichen von Flotationsschlamm an die Oberfläche des Abscheideraumes gerechnet werden muß.

Ein weiterer Grund für eine Flotation des Aktivschlammes können Substanzen sein, die leichter als Wasser sind und deren Anhaften an Schlammteilchen deren Flotation verursachen. Die intensivste Flotation entsteht beim Intaktwerden eines Teils des Aktivschlammes durch toxische Stoffe oder durch Temperaturänderungen, welche eine Änderung der Biozönose zur Folge haben. In einem derartigen Fall verursachen abgestorbene Mikroorganismen, die eine Tendenz zum Flotieren haben, ein Ausschwemmen einer großen Menge Aktivschlamm an der Oberfläche des Abscheideraumes, und durch deren Mitnahme in den Ablauf kommt es zu einer ausgesprochenen Verschlechterung der Wasserqualität.

Um ein Eindringen des ausflotierten Schlammes in das gereinigte Wasser zu verhüten, kann der Reinwasserablauf unter der Oberfläche angeordnet werden. In diesem Fall sammelt sich der ausflotierte Schlamm an der Oberfläche des Abscheideraumes und bildet eine schwimmende Schicht, die nicht in das gereinigte Wasser gelangt.

Der Abzug unter der Oberfläche hat außer einem höheren Wirkungsgrad der Reinigungsvorgänge auch den Vorteil eines vereinfachten Wasserabzugs, weil wesentlich geringere Genauigkeiten der Anordnung einzuhalten sind, als das bei den emfindlichen Überlauf-Abszugsystemen der Fall ist.

Zum Entfernen der ausflotierten Suspension von der Oberfläche des Abscheideraumes werden Überläufe verwendet, über welche ein Teil des gereinigten Wassers zusammen mit dem ausflotierten Schlamm kontinuierlich in einen Sammelbehälter abfließt, aus dem sie in den Aktivierraum zurückgepumpt werden, während der Abzug für das gereinigte Wasser unterhalb der Oberfläche angeordnet ist. Ein Nachteil dieser Anordnung ist die hohe hydraulische Belastung der Abscheidung. Falls das Entfernen des ausflotierten Schlamms genügend sein soll, muß die Menge des über den Überlauf fließenden Wassers genügend groß sein, und es muß eine Vielzahl von Überläufen an der ganzen Oberfläche verteilt werden, um die ausflotierte Suspension von der ganzen Oberfläche wirksam abzuführen. Da die größte Intensität des Wasserabzugs über diese Überläufe bei maximaler hydraulischer Belastung vorkommt, kann ein Erhöhen der hydraulischen Spitzenbelastung wegen der Rezirkulation des Wassers 1/5 bis 1/4 der hydraulischen Normalbelastung betragen, was sich ungünstig auf die Gesamtkapazität der Anordnung auswirkt.

Ferner hat dieses kontinuierliche Abführsystem noch den Nachteil, daß bei Betriebsstörungen, z. B. beim Übergang von einer Betriebsart des Aktivierungsreinigens auf eine andere, bei Temperaturänderungen oder beim Absterben eines Teils der Biozönose durch toxische Stoffe, das Abführen des entstandenen Flotationsschlammes ungenügend ist und ein vollständiges Entfernen der schwimmenden Schlammschicht sehr schwierig ist.

Aus der DE-OS 29 24 169 ist eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der der Schlammfänger in seinem oberen Teil mit einer Ableitung verbunden ist, die außerhalb des Abscheideraums mündet, und bei der der Abscheideraum mit einem Sammeltrog verbunden ist, der zur Ableitung des gereinigten Abwassers dient. Diese Anordnung sichert jedoch noch kein leichtes und rasches Entfernen des aufschwimmenden Schlammes bei hohem Schwimmschlammanfall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Entfernen des ausflotierten Schlammes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß auch bei hohem Schwimmschlammanfall ein leichtes und rasches Entfernen des aufschwimmenden Schlammes gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Anordnung und Lage des Sammelbehälters und die daran angeschlossene Abzugsvorrichtung sowie durch den Schieber im Abzug des Sammelkranzes zum Einstellen des Betriebsniveaus und des erhöhten Niveaus wird erreicht, daß ein leichtes und rasches Entfernen des aufschwimmenden Schlammes auch bei hohem Schwimmschlammanfall erfolgen kann.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung im vertikalen Axialschnitt.

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Draufsicht.

Die Anordnung zum biologischen Aktivierungsreinigen von Abwasser weist einen Abscheideraum 1 oberhalb des Aktivierraums 2 in einem Behälter mit einem Mantel 3 auf. Zur Verbindung des Aktivierraums 2 mit dem Abscheideraum 1 ist ein Überströmkanal 4 vorgesehen, der durch eine geneigte angeordnete Trennwand 5 gebildet wird, die den Abscheideraum 1 vom Aktivierraum 2 trennt. Eine unter dieser ebenfalls geneigt angeordneten Wand 6 geht in ihrem unteren Teil in einen Rücklaufkanal 7 über, der durch einen zylindrischen Mantel 8 gebildet wird. Im unteren Teil des Abscheideraumes 1 befindet sich ein Einlauf 9 in den Abscheideraum 1, der durch den unteren Rand 10 der geneigten Trennwand 5 begrenzt ist. Im oberen Teil steht der Überströmkanal 4 mit dem Aktivierraum 2 über Einlauföffnungen 11 in Verbindung, die in der unteren geneigten Wand 6 ausgeführt sind.

Im Abscheideraum 1 ist ein Schlammfänger 12 für den ausflotierten Schlamm angeordnet, dessen konisch verlaufende Wand 13 oben in einen Ansatz 19 übergeht, der eine zylindrische Form hat. Im oberen Teil des Schlammfängers 12 wird durch eine Trennwand 14, einen Boden 15 und einen Teil des Ansatzes 19 ein Sammelbehälter 16 für den ausflotierten Schlamm gebildet. Der obere Rand 17 dieses Teils des Ansatzes 19 befindet sich oberhalb des normalen Flüssigkeitspegels, dem Betriebsniveau 18, im Abscheideraum 1. Der restliche Umfangsteil des Ansatzes 19 und die Trennwand 14 reichen bis über ein dem Betriebsniveau 18 gegenüber erhöhtes Niveau 20. Die Trennwand 14 besitzt eine Überströmöffnung 21 mit einem einstellbaren Schieber 22. Der Sammelbehälter 16 ist über ein Fallrohr 26 an die Saugseite einer Mammutpumpe 23 mit einer Druckluftzufuhr 24 angeschlossen. Sowohl die Mammutpumpe 23 als auch die Falleitung 26 verlaufen durch den unteren Teil des Abscheideraumes 1 und erstrecken sich bis in den Rücklaufkanal 7. Die Förderseite der Mammutpumpe 23 mündet oberhalb des Betriebsniveaus 18 in einen Schlammablauf 27.

Im oberen Teil des Abscheideraumes 1 ist unter dem Betriebsniveau 18 ein gelochter Sammelkranz 28 mit einem Abzug 29 für das gereinigte Wasser mit einem Regelschieber 30 vorgesehen.

Ein Zulauf 31 des Rohwassers mündet in den Aktivierraum 2, in welchem ein pneumatisches Belüftungssystem mit Belüftungselementen 32 Luft zerstäubt wird. Ein Teil der zugeführten Luft wird in der Aktiviermischung gelöst und zwar in Abhängigkeit von der Tauchtiefe der Belüftungselemente 32. Durch den Mammutpumpeneffekt der zugeführten Luft wird eine intensive Zirkulation der Flüssigkeit im Aktivierraum 2 in vertikaler Richtung erzielt. Die Luft wird nach Durchgang durch den Aktivierraum 2 über einen oder mehrere Entlüftungskamine 34 abgeführt.

Aus dem Aktivierraum 2 wird die Aktiviermischung über die Öffnungen 11, den Überströmkanal 4 und den Einlauf 9 in den Abscheideraum 1 geleitet. Bei jäher Änderung der Strömungsrichtung um den unteren Rand 10 der geneigten Trennwand 5 tritt durch örtliche Strömungsbeschleunigung eine Verringerung des Druckes ein, wobei feine Luftblasen aus der Aktiviermischung ausgefällt werden, die sich an Teilchen des Aktivschlammes anlagern. Diese Teilchen mit den anhaftenden Luftblasen sind leichter als die Aktiviermischung und schwimmen auf.

Je höher die Flüssigkeitssäule im Aktivierraum 2 und je intensiver die Belüftung bei höherer Belastung durch Verunreinigungen ist, desto höher ist die Ausfällung von Luftblasen beim Eintritt in den Abscheideraum 1 und um so größer ist die Übersättigung der Aktiviermischung mit Luft.

Der aufschwimmende Aktivschlamm wird im Schlammfänger 12 aufgefangen, der den Schlamm durch seine konische, sich nach oben verjüngende Form im Betriebsniveau 18 in demjenigen Teil des Ansatzes 19 konzentriert, der direkt mit dem Raum unterhalb der konisch verlaufenden Wand 13 des Schlammfängers 12 in Verbindung steht. Der so konzentrierte Schlamm wird periodisch über die Überströmöffnung 21 in den Sammelbehälter 16 abgelassen, durch die Mammutpumpe 23 abgesaugt und über den Schlammlauf 27 nach außen, z. B. in einen nicht dargestellten Schlammsammelbehälter, abgeführt.

Falls kein pneumatisches Belüftungssystem verwendet wird und Luft für eine Mammutpumpe 23 nicht zur Verfügung steht, kann für den Abzug des ausflotierten Schlammes, der besonders dickflüssig ist und durch Schwerkraft allein aus dem Sammelbehälter 16 nicht abfließt, ein nicht dargestellter Unterdruckbehälter eingesetzt werden. Auf beide Arten wird ein Entfernen des aufschwimmenden Schlammes aus dem oberen Teil des Schlammfängers 12 gewährleistet.

Da bei Eintritt der Aktiviermischung in den Abscheideraum 1 über den Eintritt 9 die Übersättigung der Aktiviermischung mit Luft nicht vollständig aufgehoben werden kann, ist ein Abscheiden von Luftblasen auch im Fluidfilter im Abscheideraum 1 außerhalb des Schlammfängers 12 möglich, und ein Teil des Aktivschlammes kann etwa auf das Betriebsniveau 18 im Abscheideraum 1 aufschwimmen. Durch Anordnen des Ablaufsystems für das gereinigte Wasser unter dem Betriebsniveau 18 und durch Anwendung des gelochten Sammelkranzes 28 wird jedoch das Mitreißen von Schlammteilchen in das gereinigte Wasser vermieden, und der ausflotierte Schlamm sammelt sich als schwimmende Schicht auf dem Betriebsniveau 18. Das Betriebsniveau 18 wird im Normalbetrieb oberhalb des gelochten Sammelkranzes 28 durch Einstellen des Schiebers 30 eingehalten.

Für einen periodischen Abzug des ausflotierten Schlammes von der Oberfläche des Abscheideraumes 1 wird das Niveau durch Schließen des Schiebers 30 auf die Höhe des oberen Niveaus 20 gebracht, das von der oberen Kante 17 des Teils des zylindrischen Ansatzes 19 bestimmt wird. Der ausflotierte Schlamm fließt dann über die obere Kante 17 in den Sammelbehälter 16, von wo er mittels der Mammutpumpe 23 oder mittels eines nicht dargestellten Unterdruckbehälters abgezogen wird.

Bei größeren Anordnungen kann das beschriebene Sammeln des ausflotierten Schlammes vom oberen Niveau 20 auch mechanisch unterstützt werden, z. B. von Hand, was an die Bedienung keine besonderen Ansprüche stellt, so daß der ganze Vorgang leicht ausführbar ist. Das gilt auch für den Fall einer Kalamitätflotation wegen schlechter Wirkungsweise der Aktivierung und Absterben einer größeren Menge an Biozönose.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat eine Reihe von Vorteilen. Sie ermöglicht vor allem den Abzug des gereinigten Wassers unterhalb der Oberfläche, mit einer wesentlich besseren Qualität des Wassers ohne Herabsetzung der Kapazität der Anordnung.

Bei einer havarieartigen Verschlechterung der Wirkungsweise der Aktivation und Absterben eines Teils der Biozönose des Aktivschlammes ermöglicht die Anordnung gleichfalls ein leichteres Entfernen des schwimmenden ausflotierten Schlammes von der Oberfläche des Abscheideraumes.

Claims (6)

1. Anordnung zum Entfernen des ausflotierten Schlammes beim biologischen Aktivierungsreinigen von Abwässern unter Anwendung des fluiden Filtrierens, mit einem Aktivierraum, einem darüber angeordneten Abscheideraum, über dessen Einlauf ein Schlammfänger vorgesehen ist, und mit einem Sammelkranz zum Abzug des gereinigten Wassers unterhalb des Flüssigkeitspegels im oberen Teil des Abscheideraums, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammfänger (12) in der Höhe des Betiebsniveaus (18) des Flüssigkeitsspiegels mit einem Sammelbehälter (16) in Verbindung steht, dessen durch einen oberen Rand (17) gebildeter Überlauf in einem Niveau (20) oberhalb des Betriebsniveaus (18) liegt, daß der Sammelbehälter (16) an eine Abzugsvorrichtung (23) angeschlossen ist und daß der Sammelkranz (28) einen Abzug (29) aufweist, in welchem ein Schieber (30) zum Einstellen des Betriebsniveaus (18) und des diesem gegenüber erhöhten Niveaus (20) eingebaut ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (16) im oberen Teil des Schlammfängers (12) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (16) von einem Teil eines Ansatzes (19) des Schlammfängers (12), einem Boden (15) und einer Trennwand (14) gebildet ist, in welcher eine Überströmöffnung (21) die Verbindung des Schlammfängers (12) mit dem Sammelbehälter (16) bildet.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen dem Schlammfänger (12) und dem Sammelbehälter (16) ein einstellbarer Schieber (22) eingebaut ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sammelbehälter (16) ein Fallrohr (26) mit einer Mammutpumpe (23) als Abzugsvorrichtung angeschlossen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammfänger (12) eine sich nach unten erweiternde konische Form hat.